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本文为沈阳航空航天大学孟庆实教授课题组、中航工业601所王向明院士联合撰写发表在《中国表面工程》2021年第34卷第6期的综述文章,题为“ 聚脲弹性体防护材料的研究进展”。
引用格式
郭国吉,陈彩英,王向明,王维,孟庆实.聚脲弹性体防护材料的研究进展[J]表面工程,2021,34(6):1~20.
GUO Guoji,CHEN Caiying,WANG Xiangming,WANG Wei,MENG Qingshi.Research Progress of Polyurea Elastomer Protective Materials[J].China Surface Engineering,2021,34(6):1~20.
精彩看点
1、研究成果
总结概括了聚脲弹性体材料的结构性能及其防护应用的最新研究。
2、研究工作
综述了聚脲弹性体的合成与结构、发展历程和防护应用,对聚脲弹性体微相分离结构、力学特性、抗冲击防爆机理进行了重点讨论;概括了聚脲弹性体对金属结构和复合材料结构的抗冲击防爆效果,总结了相关规律;对聚脲弹性体防护材料的研究趋势进行了展望。
3、主要结果
聚脲弹性体优异的理化性能源于其复杂的内部结构、微相分离和氢键化是其重要的内部结构特征,归纳了影响聚脲弹性体微相分离结构的重要因素;总结了聚脲弹性体在不同加载条件下的力学特性,在动态加载情况下,聚脲的力学性能十分复杂,表现出了对应变率、温度和压力的相关性;聚脲弹性体对减弱爆炸冲击波及弹体侵彻载荷有着积极的作用,在提升金属结构及复合材料结构抗冲击防爆方面效果显著;氢键作用、玻璃化转变、加载波与卸载波之间的相互作用是聚脲材料弹性体材料主要的吸能机理。
4、研究展望
明确聚脲弹性体材料结构与性能之间的关系,是实现聚脲弹性体可控制备的必要条件,对聚脲微相分离结构进行定性和定量的研究;对聚脲体系的开发仍应继续,针对不同应用场景、使用期限等性能进行分子结构设计或材料改性;建立聚脲弹性体作为防护材料时,涂层厚度、位置、受载方式等因素对防护效果的影响规律。
5、研究创新
分析概括了聚脲弹性体材料的结构与性能、防护应用和防护效果,为新型防护材料开发及防护结构的设计提供借鉴和参考。
(a) 弹道极限
(b) 能量吸收比
图1 聚脲涂覆低碳钢板抗立方体破片侵彻
(c) 耐候钢 (d) 聚脲涂覆耐候钢
图2 聚脲防腐:腐蚀速率与腐蚀后形貌分析
课题组简介
负责人
孟庆实,教授、博士生导师。2014年博士毕业于南澳大利亚大学工程学院,留学期间获得“国家优秀自费留学生奖学金”。2016年,经中国驻澳大利亚大使馆推荐入职沈阳航空航天大学任教,担任飞机复合材料质量可靠性与修复技术研究所所长,共发表SCI期刊论文80余篇,大部分是以第一作者、通讯作者发表,其中包括Web of Science高引论文1篇,被引用3376次,H-index 29。先后主持国家自然科学基金面上项目2项、基础科研项目、航空科学基金、重点实验室基金、辽宁省自然科学基金、中国博士后基金、辽宁省百千万人才资助及辽宁省教育厅重点基金等纵向科研项目。获评辽宁省“青年拔尖人才”、百千万人才工程“千层次”人才、沈阳市拔尖人才等荣誉称号,2021年9月开始担任《中国表面工程》期刊编委。
骨干成员
王朔,男,1984年生,副教授,西北工业大学航空宇航制造工程专业博士。2011年开始在沈阳航空航天大学工作,长期从事航空航天先进复合材料结构成型及力学性能的研究工作。主要研究方向包括,(1)纤维增强金属层板制备与力学性能研究;(2)先进纳米复合材料的研究与制备;(3)热固性纤维增强复合材料结构制备及修理;(4)热塑性复合材料性能强化研究。曾主持和参与国家自然基金(面上项目)、军委科技委项目、中国航空科学基金、辽宁省自然科学基金和辽宁省教育厅等项目。近三年在国内外以第一作者或通讯作者身份发表高水平学术论文20余篇,其中SCI收录论文13篇,EI收录论文4篇。曾获“2016年度中国航空学会科学技术奖”(三等奖)和“中国航空运输协会民航科学技术奖”(三等奖)。
第一作者
郭国吉,男,硕士研究生,研究方向为航空用抗冲击防护材料。发表SCI论文一篇,EI论文一篇;申请发明专利两项,其中授权一项;参与国家自然科学基金面上项目一项。
飞机复合材料质量可靠性与修复技术研究所主要成员
研究方向
从事二维纳米片的制备与改性、航空用抗冲击复合材料涂层、柔性可拉伸应变传感器,复合材料增材制造及航空用复合材料胶接结构等领域的研究。
课题组与中航工业集团沈阳飞机设计所(601所)新型功能结构航空重点实验室王向明院士团队,长期开展航空用纳米复合材料、飞机复合材料增材制造、航空用纳米胶接结构等领域的研究。
相关研究成果
课题组开发了多种体系的高强韧聚脲弹性体防护材料,以下为课题组所开发的聚脲防护材料的验证视频:
1、 在空易拉罐表面喷涂1~2mm厚的聚脲防护材料,即可承受汽车碾压
2、 在纸杯表面喷涂1~2mm厚的聚脲防护材料,可以承受80公斤重的人的踩踏。
据湄洲日报7月25日消息,莆田市委组织部发布关于施清芳、郭国成同志任前公示的公告:
莆田市委组织部
关于施清芳、郭国成同志任前公示的公告
根据《党政领导干部选拔任用工作条例》等有关规定,现将市委研究拟提拔使用的施清芳、郭国成同志予以任前公示。公示时间从2023年7月25日开始,公示期为五个工作日。在此期间内,欢迎群众以来电、来信、来访的形式向市委组织部反映情况,发表看法和意见。
公示对象(按姓氏笔画为序):
施清芳,男,汉族,1965年12月出生,大学学历,民盟盟员,现任市国资委副主任、三级调研员,民盟市委会主委(兼),拟任市直单位正处长级职务。
郭国成,男,汉族,1971年7月出生,大学学历,民进会员,现任市住建局副局长、二级调研员,民进市委会主委(兼),拟任市直单位正处长级职务。
公示电话:0594-12380
来访来电时间:公示期间每天上午8:00-12:00,下午3:00-6:00
接待科室:莆田市委组织部干部监督室、举报中心
来信投寄:莆田市委组织部干部监督室、举报中心
(邮政编码:351100)
莆田市委组织部
2023年7月24日
来源|观八闽 综合湄洲日报
编辑|陈腾 林诚烨
审核|陈欢欢·“未来3-5年内,量子计算机可以发挥加速器价值,传统计算机协同量子计算机将降低计算时间和成本,节能增效。未来量子计算机用于新材料开发、药物合成具有天然优势,用量子世界的工具研究量子世界,比传统计算机效率更高。”
在电影《流浪地球2》中,拥有超强算力和自我意识的量子计算机让人惊叹。事实上,量子计算机并非科幻。量子计算正在全球掀起一轮竞速。全球有100多家量子计算公司投入了巨大的人力物力进行研制,加拿大的量子计算公司2011年出售了其第一个量子计算机,美国IBM公司在2019年将其商用量子计算机交付部署。合肥本源量子计算科技有限责任公司(下称本源量子)研发的“悟源”24比特超导量子计算机,则于2021年实现整机交付。科技日报报道称,本源量子量子计算机的成功交付使中国成为世界上第三个具备量子计算机整机交付能力的国家。
用量子世界的工具研究量子世界,这是本源量子创始人、首席科学家郭国平希望看到的未来。除了是一名创业者,郭国平也是一名学者,同时担任中科院量子信息重点实验室副主任以及中国科学技术大学微电子学院副院长。
2017年,郭国平与自己的老师,中国科学院院士、中国科学院量子信息重点实验室主任郭光灿带领中科院量子信息重点实验室博士团队,联合创立了中国第一家量子计算公司——本源量子。
与量子“纠缠”20多年,郭国平见证了中国量子技术的起步与发展。他提到,20年前的量子实验室简陋到只有一张桌子、一把椅子,唯一一把椅子还被坐坏了,“刚开始搞量子计算研发,我们最早一批人是‘站’着研究的。而现在我们成立的本源量子2022年是全球融资最多的量子计算公司。”20多年里,郭国平的目标很明确,即研发出可供用户交互使用的工程化量子计算机,使得我国拥有自主可控的量子计算能力。
新年伊始,郭国平在接受澎湃科技(www.thepaper)采访时表示,接下来的3-5年内,量子计算将发挥加速器价值,在人类实际生产生活中产生看得见的效益。
量子计算是什么?
在高性能计算中,摩尔定律受制于物理极限,芯片发热消耗大量能量散热,因此亟需新的计算模式出现。量子计算作为一种新的计算模式,在理论上被证明具有巨大潜力。相对于传统计算机使用的二进制数字0或1,量子计算机使用的量子比特以一种0和1复杂混合的量子态表示和存储信息。量子计算利用诸如叠加和纠缠等量子现象进行计算,能够实现经典计算技术无法比拟的巨大信息携带量和超强并行计算处理能力。
从1982年美国物理学家理查德•费曼(Richard Feynman)提出量子计算的早期概念至今,量子计算研发已超过40年。目前,国际学术界量子计算领域的主流技术路线有超导、半导体、离子阱、光学和量子拓扑,IBM和谷歌聚焦超导量子计算机,其中IBM计划2025年推出超4000个量子比特的系统;英特尔主推CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺;本源量子则同时布局超导量子技术与半导体量子点技术。每条路线有各自的优劣势,当前尚无任何一条路线能够完全满足实用化条件要求从而推动技术方案的融合收敛。
据介绍,半导体量子计算机的优势在于,与经典计算机的半导体芯片工艺相兼容,未来更有希望实现芯片的大规模量子比特扩展。“如果说半导体路线的工艺、设备、人才与量子计算的兼容性有80%,那么与超导的兼容性则有50%-60%。这也是超导和半导体技术路线关注度更高的原因。但从科学上来说,从业者并不能确定这两条路中哪一条是唯一选项。”郭国平表示。
2019年,谷歌用一块53量子比特的超导量子芯片实现了量子优越性,证明在某一特定问题上量子计算机超越经典计算机的能力。“谷歌的量子霸权解决的是一个数学问题,并不直接对应到实际生产生活中的具体问题,所以目前不能说量子计算已经在人类的生产生活中直接发挥了价值。”郭国平表示,接下来的3-5年内,量子计算将会在人类实际生产生活中产生看得见的效益,“它至少可以发挥加速器的价值,大幅降低计算时间和成本,节能增效。比如用10台传统超算计算一个问题需要一个月,如果叠加一台量子计算机,计算时间可能会缩减至3-7天,加速器的作用不是替代传统计算机,而是让传统计算机算得更快。”
放眼更远的未来,量子计算机在新材料开发、药物合成等应用领域具有天然优势。新材料、大分子药物的构建是原子尺度的相互作用,也是量子力学的描述范围。在这些领域,传统操作是将问题转换成数字化问题由经典计算机模拟,量子计算则无需这一过程,“用量子世界的工具研究比转换成传统计算机的模式会更快捷。”郭国平表示。
“逼上梁山”卖房创业
从理论到实际应用,说起来简单,但要真正实现,中间需要跨越重重阻碍。
量子计算机中的量子芯片相当于传统计算机中的CPU(中央处理器)。自2010年开始,郭国平作为首席科学家连续承担973国家重点基础研究发展计划项目(A类)固态量子芯片项目和半导体量子芯片项目,在实用化量子计算特别是量子芯片、量子测控仪器仪表、量子软件、量子计算机操作系统和量子云计算领域取得重要成果。
1996年,郭国平考入中国科学技术大学外语系,后因对物理更感兴趣转入了物理系,并在大二时,接触到著名量子信息学家郭光灿的量子研究团队,在中国科学技术大学一路念到博士,毕业后留校任教。
郭国平硕博期间起初从事的是量子保密通信及量子信息器件研究工作,但随后发现国外顶级高校都在从事半导体量子计算方面的研究,而中国在这一领域几乎空白。于是他和导师商量,换道量子计算,研究半导体量子芯片。然而,量子计算是一条更难走的路,论文也难发,这个决定让当时的郭国平被外界认为是“愣头青”的行为。
十年耕耘后,郭国平发现,量子计算已经从纯粹的科学研究发展到了科学研究与工程技术并重的阶段,国外企业有了工程技术的加持,量子计算研究进展飞速。如果国内只依赖于高校研究团队,工程技术发育不足,将无法适应量子计算技术的前沿趋势。
2015年,郭国平团队将国内知名的芯片企业邀请到实验室,商讨合作开发量子计算机。但量子计算是一个前沿研究,即便经历10-15年也无法确定它的未来,为此企业不愿意投入。鉴于量子计算研究的工程技术需求越来越迫切,只剩下“自己干”一条路。
2017年,郭光灿院士与郭国平带领中科院量子信息重点实验室博士团队,联合创立本源量子。郭国平形容这次创业是“逼上梁山”,目标是研发出一台可供用户交互使用的工程化量子计算机,使得中国拥有自主可控的量子计算能力,压根没想过赚钱的问题,公司初创时遭遇资金匮乏,郭国平为了保住公司卖掉了自己的一套房子。
建立中国量子计算生态
从成立之初,本源量子全栈研制开发量子计算,围绕量子芯片、量子计算测控一体机、量子操作系统、量子软件、量子计算云平台和量子计算科普教育核心业务,系统布局量子计算生产制造链、应用生态链和教育培训科普链,已先后推出第一代6比特超导量子芯片夸父KF-C6-130、 第一代24比特超导量子芯片夸父KF-C24-100、第二代硅基自旋2比特量子芯片玄微XW-S2-200等。尤其是其布局的半导体量子点技术路线,中科院量子信息重点实验室是国内唯一进行该技术研发的单位。本源量子已研发出“悟源”24比特超导量子计算机,2021年实现整机交付。能力更强的“悟空”量子计算机即将面世,为“悟空”配套的量子芯片“悟空芯”正在紧锣密鼓生产。
创业后的郭国平发现,科学研究和工程技术是量子计算“木桶”上两块重要的木板,但并非全部。
“说到底,量子计算机是一个工具,要到用户手里去,而不是停留在论文上或汇报中。现在越来越多的用户在使用几大国际巨头的量子计算机语言、操作系统,甚至养成了习惯。就像我们习惯使用Windows系统一样。一旦习惯养成,再替换国产操作系统将非常艰难。”郭国平表示,量子计算的科学研究上,中国与国际先进水平差距越来越小,有的领域甚至可以并跑、领跑,但在工程技术上,由于国外起步更早,最近5-10年在生物医药、金融、化学等各行各业落地,导致差距在拉大。
眼下,量子计算已经从追求量子比特数、性能发展到了性能提升、生态建设、习惯培养、应用拓展并重的阶段。郭国平非常希望有更多人参与到量子芯片、操作系统、应用软件、云的研发和应用中,帮助量子计算机迭代,建立中国量子计算的生态。
2018年,本源量子牵头成立了国内首个量子计算产业联盟“本源量子计算产业联盟”,与量子计算上下游行业伙伴构建量子计算产业生态链。在生态应用链上,金融业的企业机构占比近30%。上海市浦东新区改革与发展研究院金融研究室主任刘斌表示,未来量子计算在金融领域会有很多应用场景,量子计算会提升金融机构处理数据的能力,提高金融业智能化水平;另一方面,量子计算会提高金融机构的风控能力,在反洗钱、反欺诈、授信审批、资产组合管理、金融市场风险管理等方面获得广泛应用。
科研课题要来自真需求
“从科学研究到技术,从技术到产品,从产品到商品,商品要让用户满意,产业链的各个环节都需要专业人才。”郭国平说,创业者容易过于骄傲和自信,只有清醒认识到自己的缺点,才能包容和接受不同人才,组建理念相似、各有所长、彼此理解的团队,长期攻坚。“哪怕发现他有其他诉求或不同理念,也能理解别人选择离开。”
科研和创业的双重背景也在帮助教研相长,了解真实的应用需求,才能反哺量子计算开发。郭国平表示,科研课题来自于真需求,要在工程中找到真问题,选择更有实际应用价值的课题带入科研,从而探索出新技术的更多应用场景。
量子芯片在零下270摄氏度工作,主板在室温中工作,如何联通两者信号既是工程问题也是科学问题。“这就提出了低温电子学的新课题。从量子计算机的实际需求出发,找到一个真问题,如果能解决这个问题,就不光能为量子计算机服务,还可以用于外太空,比如卫星不需要保温,就降低了能量需求,月球车也不需要休眠了。”
郭国平也告诉自己的学生,英雄走窄门,要做10年甚至50年以后重要的事,这比短期挣钱拿高薪更有意义。
N海都记者 胡婷婷
剖宫产术后,妈妈们的腹部会留下一条瘢痕,这是“生命的印记”。但这条印记有时候却会让妈妈们苦不堪言。因为瘢痕体质,瘢痕会增生,还可能会破溃发生癌变。近日,30出头的小玉(化名)因术后瘢痕严重增生,增生的组织已经膨出形成一个肉瘤,来到福州市第一医院整形美容门诊就诊。
福州市第一医院整形美容门诊专家提醒,剖宫产术后瘢痕增生严重、发痒发痛,要及时干预。
剖宫产三年后 瘢痕增生险破溃
30出头的小玉(化名),三年前剖宫产生下一名可爱的宝宝。和大多数剖宫产妈妈一样,她的下腹部也留下了一条深深的瘢痕。因为平时没有特别注意这条瘢痕,小玉也不会太在意瘢痕的变化,只是平时经常感觉瘢痕会痒会痛。
但近一年来,腹部的瘢痕痛感越发明显,小玉每天都能感觉到疼痛,且瘢痕也越来越粗,原本毛线宽的瘢痕,现在已经增生至1cm宽,有一端还膨出一个“肉疙瘩”。“总担心‘肉疙瘩’破了,看着挺可怕。”小玉看诊时告诉医生。
“患者瘢痕增生严重,如果没有及时治疗,有可能会发生破溃感染。”初步诊断后,福州市第一医院整形美容门诊郭国祥副主任医师当即给小玉制定手术方案。
在经过手术切除、瘢痕软化、激光修复等综合治疗方式后,小玉腹部的瘢痕明显变小淡化。
瘢痕发痒发痛 应到正规机构及时干预
郭国祥副主任医师介绍,剖宫产瘢痕可以表现为外观不明显的浅表性瘢痕,也可以表现为增生、拉宽、凹陷、萎缩甚至形成瘢痕疙瘩的病理性剖宫产瘢痕。有些人疤痕不明显,有些人疤痕增生严重,取决于自身体质、手术缝合、体重增加程度、手术切口位置、术后恢复是否顺利等多种因素的影响。
“瘢痕治疗的目的是将瘢痕由大变小,由深变浅,凸起变平,并改善肢体的功能。”郭国祥副主任医师介绍,剖宫产术后留下瘢痕,是不可避免的,但近年来瘢痕修复手术,不仅可以让瘢痕变美观,还可以让严重增生的瘢痕得到有效的治疗。要达个效果,一般需要通过四种方法综合治疗,包括手术祛疤、激光疗法、注射药物及放射疗法及压力疗法。
郭国祥副主任医师提醒,通常情况,如果瘢痕较浅,没有发痒发痛,不需要特别干预;但如果疤痕增生严重,且发痒发痛严重,一定要到正规机构及早干预。可以通过压力疗法、注射、激光、放射治疗等多种方案进行干预和治疗,达到修复的效果,越早治疗效果越好。
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编辑:余泓妍
实习生:廖莉梅